五臺(tái)山風(fēng)景名勝區(qū)清水河環(huán)境治理與生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目的閘門設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理

張醫(yī)娟

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030024）

1 五臺(tái)山風(fēng)景名勝區(qū)清水河流域設(shè)計(jì)的重要性

五臺(tái)縣有極為豐富的旅游資源，五臺(tái)山雄峙縣境東北，為祖國(guó)四大佛教名山之一。另外，隨著忻阜高速公路建成通車，對(duì)清水河沿岸發(fā)展布局和生態(tài)環(huán)境等方面提出了新的要求。本工程位于五臺(tái)山風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)和進(jìn)五臺(tái)山的忻阜高速公路一側(cè)，是五臺(tái)山的風(fēng)景線和窗口，是提高景區(qū)品位、打造魅力旅游線的迫切要求。通過河道疏浚清理、堤岸加固、固槽、蓄水美化、通航等措施，為五臺(tái)山景區(qū)內(nèi)河道兩岸綠化和景觀建設(shè)創(chuàng)造了基礎(chǔ)平臺(tái)，并可將五臺(tái)山風(fēng)景區(qū)建設(shè)成為全國(guó)領(lǐng)先、全省具有示范帶動(dòng)作用的重要旅游景區(qū)。

2 五臺(tái)山風(fēng)景名勝區(qū)清水河流域水工布置描述

為結(jié)合五臺(tái)風(fēng)景區(qū)的布局，根據(jù)總體建設(shè)方案，本水利工程在忻阜高速公路五臺(tái)山出口處的石咀布設(shè)蓄水景觀區(qū)，形成水域面積8．4萬m2。通過對(duì)石咀處河段進(jìn)行蓄水，營(yíng)造跌水景觀，建一座高10．65m，長(zhǎng)110 m的壅水壩，混凝土結(jié)構(gòu)，為與營(yíng)造“高山流水”的瀑布景觀相協(xié)調(diào)，在下游壩坡外露面砌筑漿砌條石，在壩頂高程布置三孔鋼壩閘，閘孔寬×高為27m×3．0 m，閘室采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。閘門啟閉設(shè)備采用集成式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，啟閉機(jī)布置在閘門邊墩和中墩內(nèi)；閘頂布設(shè)廊橋與左岸大石公路和右岸棧道相通，可供工程管理和游客通行。在壩體中部布設(shè)泄水底孔兩孔，孔口尺寸為1.5m×1.5m。

清水河望海寺（明月池）～白云寺段河道長(zhǎng)2.4km，現(xiàn)狀縱坡較陡，在疏浚河道、調(diào)緩縱坡的基礎(chǔ)上，共布設(shè)有8座通航建筑物樞紐，除末級(jí)（下游）通航建筑物樞紐僅設(shè)壅水壩外，其它7座通航建筑物樞紐均包括壅水壩和船閘，每座壩壅水長(zhǎng)度300 m。壅水壩布置于河道左岸靠山體側(cè)，船閘布置于河道右岸靠進(jìn)山公路側(cè)，以便運(yùn)行管理。

圖1 臥倒鋼閘門與啟閉機(jī)圖

3 五臺(tái)山風(fēng)景名勝區(qū)清水河流域金屬結(jié)構(gòu)布置描述

五臺(tái)山風(fēng)景名勝區(qū)清水河流域金屬結(jié)構(gòu)布置包括石咀壅水壩金屬結(jié)構(gòu)和通航樞紐金屬結(jié)構(gòu)。

1）石咀壅水壩金屬結(jié)構(gòu)包括：蓄水鋼壩閘門和沖砂閘門。

（1）蓄水鋼壩閘門孔口型式為露頂式，孔數(shù)3孔，設(shè)置閘門3扇，每孔寬27m，高3m，設(shè)計(jì)水頭3m，閘門選用旋轉(zhuǎn)式平板鋼閘門，閘門的運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，選用2×1000 kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)起吊。

（2）沖砂閘門孔口型式為潛孔式，孔數(shù)為2孔，設(shè)閘門2扇，孔口尺寸1.5m×1.5m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭3.0 m，閘門選用滑動(dòng)式平板鋼閘門，閘門的運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，選用LQ-50kN螺桿啟閉機(jī)起吊。

2）通航樞紐金屬結(jié)構(gòu)包括8座鋼壩閘門和船閘，船閘又包括上閘首工作閘門、檢修閘門；下閘首工作閘門、檢修閘門；輸水廊道檢修閘門、充水閘門和泄水閘門。

（1）鋼壩閘門孔口型式為露頂式，孔數(shù)8孔，設(shè)置閘門8扇，每孔寬20 m，高3m，設(shè)計(jì)水頭3m。閘門選用旋轉(zhuǎn)式平板鋼閘門，閘門的運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉。選用2×800 kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)起吊。

（2）上閘首工作閘門通過立臥來實(shí)現(xiàn)開啟與關(guān)閉，起到船閘過船作用和擋洪水作用。上閘首工作閘門孔口型式為露頂式，孔數(shù)為7孔，設(shè)閘門7扇，每孔寬度6.0 m，設(shè)計(jì)水頭1.2m，閘門選用臥倒平板鋼閘門，閘門為靜水啟閉，選用2×100 kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)起吊。臥倒鋼閘門與液壓?jiǎn)㈤]機(jī)示意圖如圖1所示。

（3）上閘首檢修閘門孔口型式為露頂式，孔數(shù)為7孔，設(shè)閘門7扇，每孔寬度6.0 m，設(shè)計(jì)水頭1.2m，閘門選用浮箱平板鋼閘門，閘門為靜水啟閉，人工操作。

（4）下閘首工作閘門主要是擋船廂內(nèi)的升降水位，通過關(guān)閉或開啟使游船通過船閘，以保證通航的順利進(jìn)行?？卓谛褪綖槁俄斒?，孔數(shù)為7孔，設(shè)閘門7扇，每孔寬度6.0 m，設(shè)計(jì)水頭7.05m，閘門選用一字平板鋼閘門，閘門為靜水啟閉，選用400 kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)起吊。

（5）下閘首檢修閘門孔口型式為露頂式，孔數(shù)為7孔，設(shè)閘門7扇，每孔寬度6.0 m，設(shè)計(jì)水頭1.5m，閘門選用浮箱平板鋼閘門，閘門為靜水啟閉，人工操作。

（6）系船柱：每級(jí)船閘設(shè)8根系船柱，每根系船柱有浮筒、滾輪、軌道槽組成。系船柱運(yùn)行方式：浮筒吃水深1.56m，纜帽露水面1.12m。船只進(jìn)入船閘，纜繩套在纜帽上，系船柱隨水位上升，可起到船只升降和安全作用。

（7）廊道充、泄水閘門孔口型式為潛孔式，孔數(shù)各為7孔，設(shè)閘門各7扇，孔口尺寸1.2m×1.2m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭8.55m，閘門選用滑動(dòng)式平板鋼閘門，閘門為動(dòng)水啟閉，選用100 kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)起吊。

（8）廊道檢修閘門孔口型式為潛孔式，孔數(shù)為7孔，設(shè)閘門7扇，孔口尺寸1.2m×1.2m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭8.55m，閘門選用滑動(dòng)式平板鋼閘門，閘門為靜水啟閉，選用50 kN手拉葫蘆。

4 鋼壩閘門設(shè)計(jì)特點(diǎn)及啟閉機(jī)選型

閘門是啟閉水工建筑物過水孔口的重要設(shè)備之一，按水利水電工程的綜合利用需要，它能夠全部或局部開啟這些孔口，可靠地調(diào)節(jié)上下游水位和流量，以獲得防洪、灌溉、引水發(fā)電、通航、過木以及排除泥沙、冰塊或其它漂浮物等效益。閘門的布置和型式，必須結(jié)合工程的整體規(guī)劃和水工建筑物的總體布置進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。石咀蓄水工程和通航樞紐中的閘門孔口都較寬，水頭低，都選用底橫軸旋轉(zhuǎn)鋼壩閘門，克服了橡膠壩易老化，易破損等問題。在立門蓄水臥門排洪方面都有優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)單美觀，通過調(diào)節(jié)水位，利用閘門門頂過水形成瀑布景觀。泄洪時(shí)塌壩，壩體在壩底板高程以下，不會(huì)形成阻水現(xiàn)象。泄洪后，根據(jù)上游來水情況，當(dāng)上游達(dá)到需要設(shè)定的水位時(shí)，啟動(dòng)鋼壩的驅(qū)動(dòng)裝置，可以隨時(shí)立壩蓄水，塌壩與升壩都是人為控制，安全性高。

與鋼壩閘配套的啟閉設(shè)備都選用液壓式啟閉機(jī)。液壓式啟閉機(jī)是利用液體的壓力能來傳遞能量的一種傳動(dòng)方式。液壓油缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，液壓傳動(dòng)與電氣控制結(jié)合便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，緩沖性能好，調(diào)速方便。啟閉機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，但承載能力卻很大。跟卷揚(yáng)式啟閉機(jī)相比，省去啟閉機(jī)房的設(shè)置，節(jié)省空間，減少水工投資。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)幾門的啟閉，克服卷揚(yáng)機(jī)一機(jī)一門啟閉的弊端。鋼壩閘與液壓?jiǎn)㈤]機(jī)示意圖如圖2所示。

圖2 鋼壩閘與液壓?jiǎn)㈤]機(jī)圖

5 五臺(tái)景觀船閘閘門運(yùn)行管理

船閘運(yùn)行要注意：（1）天氣預(yù)報(bào)，暴雨到來時(shí)應(yīng)及時(shí)塌壩，保證行洪安全。（2）閘門啟閉時(shí)，要觀察運(yùn)行過程中是否平穩(wěn)，止水是否正常。（3）應(yīng)注意門體部分是否有振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生，如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)分析處理。（4）閘門應(yīng)按設(shè)計(jì)要求及規(guī)程、規(guī)定，對(duì)連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分進(jìn)行定期的檢修維護(hù)。（5）根據(jù)門體損壞情況，進(jìn)行防腐及止水橡皮更換工作。（6）禁止在鋼壩閘立壩狀態(tài)下處理各種故障，冬季鋼壩閘塌壩運(yùn)行。（7）洪水時(shí)船閘上閘首工作門閉門擋洪，下閘首工作門處于開啟狀態(tài)。（8）經(jīng)常保持設(shè)備油漆完好，保持中控室內(nèi)整潔、通風(fēng)、管道周圍無污物，啟閉機(jī)室定期通風(fēng)，定期檢查集水坑內(nèi)集水情況。（9）啟閉機(jī)及閘門的檢修應(yīng)根據(jù)檢修制度，有計(jì)劃地定期進(jìn)行。（10）操作人員應(yīng)經(jīng)常巡視運(yùn)行狀態(tài)的各部設(shè)備，遇有異常情況應(yīng)立即停機(jī)處理。（11）做好運(yùn)行記錄，每次運(yùn)行應(yīng)記錄日期、運(yùn)行時(shí)間、開度、各點(diǎn)壓力、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等。

6 結(jié)束語

景觀船閘工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，本工程實(shí)現(xiàn)了工程措施與生物措施相結(jié)合。同時(shí)，還加強(qiáng)了河道治理段上游區(qū)域的環(huán)境保護(hù)和水土保持，上、下游生態(tài)環(huán)境相得益彰，和諧發(fā)展。船閘設(shè)計(jì)新穎，滿足設(shè)計(jì)要求。